随着生命科学的发展和疾病研究的深入,基因治疗这一概念从提出到如今的广泛临床试验,已发展成为一种极具应用前景的治疗手段。作为实现基因治疗的关键,基因载体一直是该领域研究的首要问题之一。目前,开发得到的基因载体主要分为两大类：病毒型载体和非病毒型载体。其中,由于病毒型基因载体的来源直接,且基因转染效果明显,是首先被给予关注的研究对象。然而,尽管病毒型基因载体能实现高效的基因转运,但是其天然的免疫原性和毒性,以及大规模制备的局限性,均对临床应用产生了限制。而对于上述问题,结构可控性较强的非病毒型基因载体则可有效避免。由此,更多的研究则转而关注如何构建新型非病毒型基因载体,以提高转染效率,使其媲美于病毒型基因载体的转染能力。因此,本研究选择利用生物相容性良好的阳离子多肽,作为构建非病毒型基因载体的基础材料。同时,通过引入亲和素-生物素相互作用,进一步优化多肽基因载体在体外和体内的治疗功能,得到一类具有应用前景的基因治疗载体。第一章围绕基因治疗简单介绍了其概念、分类和研究现状,治疗基因的分类,以及基因治疗常用的物理、生物和化学手段。并简单综述了亲和素-生物素系统的概念与发展现状。第二章中我们为了探寻潜在可增强急性肢体缺血基因治疗效果的方法,设计了一段功能型多肽]CAT-PKKKRKV作为VEGF165质粒的载体,以促进体内血管的新生。通过体外研究表明,TAT-PKKKRKV无明显毒性,且无论转染环境中是否存在血清,均能实现有效的转染。此外,将TAT-PKKKRKV/VEGF165复合物应用于后肢缺血大鼠模型中,能有效促进VEGF蛋白的表达,进而增强血管新生能力。本实验所得的TAT-PKKKRKV是一种在体外和体内均无明显毒性,且高效的基因载体,具有临床基因治疗的应用潜力。在第二章工作的基础上,我们在第三章中引入亲和素-生物素系统。通过简便而通用的办法,构建得到具有靶向能力的新型自组装基因转运系统。以TAT-PKKKRKV多肽(P)作为基因载体的核心组成部分,然后将不同摩尔比(1：1和1：5)的亲和素(A)与生物素-转铁蛋白(T)依次加入P/DNA复合物。借助亲和素-生物素相互作用,形成PAT/DNA复合物(]PAT1/DNA和PAT2/DNA)。 PATi/DNA和PAT2/DNA均具有良好的DNA结合能力和低毒性。在体外转染实验中,由于癌细胞表面转铁蛋白受体的过量表达,使PAT1/DNA复合物在HeLa和HepG2细胞中的转染效率高于COS-7细胞。而由于过量存在的T,导致PAT2/DNA复合物的靶向转染能力降低。本实验为构建功能化基因载体提供了一种独特的全能型方案,同时,制备所得的PAT1/p53复合物系统具有靶向基因治疗的应用潜力。在第三章工作的基础上,我们在第四章中通过亲和素-生物素系统直接构建得到含有两种不同功能肽的靶向基因载体(TAC),以介导p53基因的体外和体内转运。TAC具有良好的DNA结合能力和较低的毒性。在体外转染实验中,由于肿瘤靶向肽与MCF-7细胞表面受体的特异性识别,使TAC/p53复合物在MCF-7细胞中的转染效率和p53蛋白表达量均高于293T和HeLa细胞。此外,通过荷瘤小鼠原位注射TAC/p53复合物,使p53基因在肿瘤细胞中的表面明显增高,并能有效抑制肿瘤生长。本实验所得的新型自组装载体TAC具有癌症基因治疗的应用潜力。在前两章工作的基础上,我们在第五章中进一步充分利用亲和素-生物素系统进行靶向基因转运的研究。通过模拟天然的配体-受体系统原则,我们以生物素化试剂修饰细胞膜,使其能够结合亲和素,作为含有生物素“配体”的基因载体的“受体”,从而实现新的靶向关系。与依赖传统细胞受体的靶向模式不同,该方案提供了一种简便且通用的手段,以实现载体的靶向转运。选用bio-CHK6HC作为模型基因载体,对该方案的可行性和有效性进行了体外和体内研究。结果表明,在该亲和素受体介导的实验中,多肽/DNA复合物的体外和体内转染效率得到有效提升。同时,该方法对基因和药物靶向转运具有积极的应用价值。